木质素模板法制备纳米花状炭负载Ag-ZnO及其光催化CO_(2)转化

以碱木质素(AL)为模板,制备纳米级碱木质素负载氧化锌(ZnO/AL)复合材料,并在此基础上负载银纳米粒子(AgNPs),后经高温煅烧制备纳米花状炭负载银-氧化锌(Ag-ZnO/C)复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对复合材料进行了表征,并评估其光催化转化CO_(2)的能力。研究结果表明:以木质素为模板时,ZnO/AL在后续煅烧过程中依然可维持纳米花的形貌结构,并且木质素能够原位还原银离子为AgNPs使其均匀负载于ZnO花片层上。能量色散X射线(EDX)分析表明:Ag-ZnO/C复合材料主要由C(14.7%)、O(14.4%)、Zn(34.1%)和Ag(18.0%)元素组成,结合TEM、XRD及XPS分析,证明了Ag-ZnO/C复合材料已经成功制备。比较了Ag^(+)/Zn^(2+)物质的量比分别为1∶2(Ag_(0.1)-ZnO 0.2/C)和1∶10(Ag_(0.1)-ZnO_(1.0)/C)时复合材料光催化转化CO_(2)的能力,光电流响应及阻抗谱测试结果表明:Ag_(0.1)-ZnO_(1.0)/C的光电流强度较高,电阻较小,光催化活性更优。Ag_(0.1)-ZnO_(1.0)/C光催化CO_(2)转化,CH 4一直持续偏低,反应10 h时CO的产率可达114.9μmol/g。

制备工艺对Ag-ZnO触头材料组织与性能的影响

研究了AF法(雾化粉末热锻法)和PM法(粉末冶金法)制备的Ag-ZnO电接触材料。利用X-ray衍射、光学显微镜、扫描电镜等手段分析了Ag-ZnO合金的物相组成及显微组织结构和成分,对比分析了不同工艺对其组织、性能的影响。结果表明:AF法制备的Ag-ZnO材料,ZnO颗粒弥散分布在Ag基体中,Ag相和ZnO相结合紧密。而PM法制备的Ag-ZnO材料,ZnO颗粒团聚严重。AF法制备的Ag-ZnO电接触材料的致密度、硬度、电阻率都要优于PM法。

添加剂对Ag-ZnO电触头材料组织与性能的影响

采用合金粉末预氧化法制备含微量添加剂Bi_2O_3、CuO、La_2O_3的Ag-ZnO复合粉末,用压制——烧结——热锻的工艺制备出Ag-ZnO触头材料,利用XRD、OM和SEM等手段分析Ag-ZnO材料物相组成及显微组织结构,对比分析了微量添加剂Bi_2O_3、CuO、La_2O_3对Ag-ZnO组织和性能的影响。结果表明,不含添加剂的Ag-ZnO材料组织中ZnO团聚严重,主要分布在晶界上;微量添加剂Bi_2O_3和CuO有利于改善Ag-ZnO的烧结性能,Bi_2O_3能显著提高材料的致密度,细化ZnO颗粒,使其均匀弥散地分布于银基体中;同时添加剂能提高Ag-ZnO材料综合性能,其中添加Bi_2O_3的导电性最好,其电导率为72.5 IACS%,与不含添加剂的Ag-ZnO材料相比增加了25%;添加La_2O_3的硬度最大(100.3Hv)。

添加镍元素对烧结Ag-ZnO电触头性能的影响

探讨了在烧结 Ag- Zn O( 8)电触头中加入微量添加元素后对材料基本性能、显微结构和电性能的影响。结果表明 ,采用化学共沉淀烧结工艺制粉 ,添加少量镍的 Ag- Zn O( 8)电触头具有基体强化程度高 ,Zn O粒子弥散分布均匀 ,机械性能和电性能优良的特点。

Ag-ZnO纳米材料的制备及其催化还原4-NP性能研究

通过简易水热法合成了Ag-ZnO纳米材料,采用SEM、EDS、XRD和XPS等表征手段对所制备的纳米材料进行了表征,并将其作为催化剂用于对硝基苯酚(4-NP)的还原反应。结果表明,Ag-ZnO纳米材料可在8 min内催化4-NP还原生成对氨基苯酚(4-AP),催化效率高达99.5%,且在第5次循环反应时催化效率仍保持在90%左右,具有较高的催化活性,循环使用寿命长。

氧化工艺对Ag-ZnO触头材料性能的影响

论述了研制Ag-ZnO触头材料的两种氧化工艺,即粉末预氧化和压块预氧化,重点讨论了氧化工艺和氧化时间对材料性能的影响,采用预氧化法与复压工艺研制Ag-ZnO触头材料,可提高材料的密度,改善该材料的物理机械性能。

Fe掺杂的Ag-ZnO纳米复合材料的合成及光催化性能

采用高分子网络凝胶工艺制备了Fe掺杂的Ag-ZnO系列纳米粉体。通过XRD、SEM、XPS、PL和UV-vis对所制备样品的微结构和光学性质进行了表征,随后以甲基橙和亚甲基蓝为模拟污染物,分别在模拟紫外光和模拟太阳光下对所制备的样品进行光催化测试。结果表明,Fe掺杂后,ZnO晶粒尺寸有所减小,且纳米Ag颗粒的分散性得到改善。样品中的Fe以Fe^(2+)和Fe^(3+)形式共存,随着Fe掺杂浓度的增加,ZnO晶格中的铁离子由+2价向+3价转变,导致PL光谱中蓝光发射峰强度降低。光催化测试结果表明样品Zn_(0.96)Fe_(0.01)Ag_(0.03)O具有最好的光催化活性,结合样品的微结构和光学性质对其光催化机理进行了讨论。

Ag-ZnO触头材料制备工艺对其组织和性能的影响

讨论了Ag-ZnO触头材料的三种制备工艺——粉末预氧化法、压块预氧化法和机械混合法。当采用粉末预氧化工艺时,重点讨论了烧结温度和烧结时间对于材料组织和性能的影响。采用预氧化法制备Ag-ZnO触头材料,可提高材料密度,改善氧化物的分布状况,从而改善材料的组织和物理性能。

热机械化学法制备Ag-ZnO粉末（英文）

Ag-CdO复合材料由于其优异的电气和力学性能,仍然是低压应用中最常用的电触头材料之一。然而,考虑到由于镉的毒性而对其应用的限制,有必要寻找可取代这种复合材料的替代材料。本研究以Ag-Zn固溶体为原料,采用热机械化学工艺制备Ag-ZnO合金。在138°C、1200 cm^3/min的氧气流下,在改进的球磨机中对合金样品进行热机械化学处理3 h,利用X射线衍射技术、场发射扫描电镜和透射电镜对合成材料的显微组织和相演变进行研究。结果表明,低温下的热机械化学处理可使Ag-Zn固溶体在短时间内完全氧化。这种新的合成方法可以制备出纳米ZnO相均匀分布的Ag-ZnO复合材料,而这是用传统的材料加工方法无法实现的。考虑到改善电触头材料性能的根本途径在于实现Ag基体中第二相的均匀分散,这一新工艺为Ag-ZnO复合材料取代非环境友好的Ag-CdO提供了可能。

Ag-ZnO的制备及其光催化性能研究进展

ZnO因其具有较高的紫外光催化活性、无毒、价廉而受到人们的广泛关注。但ZnO带隙较宽,只能在波长较短的紫外光照射下才能被激发,ZnO量子产率较低,光生载流子复合率较高,限制了ZnO在光催化领域的应用。采用Ag修饰可以显著地提高ZnO光催化性能,根据Ag-ZnO的不同制备方法进行了分类,综述了国内外Ag-ZnO复合材料的制备工艺及其光催化性能研究的最新成果。

化学共沉淀法制备Ag-ZnO复合材料的显微组织和性能

采用化学共沉淀法制备出了粒度为1～2μm的Ag—ZnO复合粉末，讨论了添加微量元素对粉末粒度、材料显微组织和性能的影响，并探讨了Ag—ZnO复合材料的最佳压制、烧结工艺参数。结果表明，采用化学共沉淀烧结工艺，添加少量镍的Ag—ZnO复合材料电触头具有基体强化程度高，ZnO粒子弥散分布均匀，力学性能和电性能优良的特点。

烧结Ag-ZnO(8)电触头的性能和显微结构

探讨了机械混合,化学共沉淀两种制粉方法和压制、烧结等工艺参数及添加元素对Ag-ZnO(8)材料基本性能和显微结构的影响。对采用不同制粉方法,含有不同添加元素的Ag-ZnO(8)电触头的通断能力、温升、电弧腐蚀率、抗熔焊性及电弧对触头表面结构的影响作分析比较。结果表明,采用化学共沉淀法制粉,添加少量镍的Ag-ZnO(8)电触头材料的基本性能和电性能最佳。

Processing, Properties and Microstructures of Ag-ZnO Electrical Contact Composites

New powder metallurgy processing routes were designed to manufacture Ag ZnO electrical contact composites. Their physical properties, electrical contact properties and microstructures were investigated. By modelling tests, it is shown that the requirements of commercial use were met. It is proved that Ag ZnO composites could be used to substitute toxic Ag CdO on large load electrical contactors.

基于频域介电谱曲线分解的氧化锌避雷器老化状态评估

氧化锌避雷器是电力系统的重要组成设备,其老化状态直接关系到对过电压的防护效果,开展氧化锌避雷器的老化状态评估具有重要意义。该文针对氧化锌避雷器内部不均匀老化分布,提出一种基于频域介电谱曲线分解的氧化锌避雷器老化状态评估方法。首先,通过构建氧化锌避雷器介电响应等效电路,研究了氧化锌避雷器频域介电谱分解方法,根据整支避雷器频域介电谱分解可以得到避雷器内部各区域氧化锌阀片的频域介电曲线;其次,利用Havriliak-Negami方程对氧化锌阀片频域介电谱特征参数进行了提取,基于极限学习机建立了氧化锌阀片老化状态评估模型,提出氧化锌避雷器老化评估方法流程;最后,通过多重雷击模拟实验,制备了不同老化状态的氧化锌阀片与避雷器实物样本,对所提老化评估方法进行了分析与验证。结果表明,整支避雷器频域介电谱分解与测试结果的平均误差小于3%,所提方法能够有效地对避雷器频域介电谱进行分解并获取各区域的频域介电谱;针对整支避雷器,该文所提方法对各区域老化状态的评估准确率为93.3%,能够有效地对避雷器进行老化评估。

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化研究进展

现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化功耗随时间持续降低,完全不同于功耗不断上升的传统老化现象,给基础老化理论和工程应用均带来了巨大挑战。这种反常的老化现象已经超出了经典离子迁移老化理论的范畴,其非阿雷尼乌斯特征也使实际状态评估和寿命预测难以开展。文中详述了现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化及恢复特征:正向伏安特性在直流老化后存在“交叉”现象;老化过程可逆,试样充分恢复后能达到其未老化状态。离子重排(donorionredistribution,DIR)老化模型可合理解释氧化锌压敏陶瓷的直流老化现象。氧化锌压敏陶瓷的老化功耗取决于界面态消耗与耗尽层离子“U”型分布之间的竞争,前者导致功耗上升而后者有利于功耗降低。稳定型氧化锌压敏陶瓷的势垒界面态在高温、缺氧气氛等条件下不能保持稳定,其原本下降的功耗也能转变为不断上升。此外,广为应用的功耗(泄漏电流)具有显著的电压依赖特性,并不能反映氧化锌压敏陶瓷真实的老化状态,反向老化系数则有望成为一种有效的老化状态表征参数。通过深化现代稳定型氧化锌压敏陶瓷的老化现象、老化机制及状态评估的认识,本文旨在推进我国高性能氧化锌压敏陶瓷生产制造和高端避雷器发展。

Ag掺杂ZnO微纳米结构的制备及发光特性

采用微波水热法在80~140℃的生长温度下合成了一系列银(Ag)掺杂的氧化锌(ZnO)样品,掺杂液中Ag^(+)质量分数分别为0、0.2%、0.5%和1%,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、室温荧光(PL)等方法详细研究了Ag的掺杂对ZnO的结构、形貌和光学性能的影响。XRD结果显示,在低温条件下,高浓度Ag掺杂的ZnO结晶质量最好,而在高温条件下,纯ZnO的结晶质量优于Ag掺杂样品;SEM结果表明,ZnO为空心纳米结构,纯ZnO样品随着温度的升高,样品的形貌由中空的棒状结构逐渐转化为多层的片状结构,而随着Ag掺杂浓度的增加,中空的六方柱状结构逐渐解体,样品颗粒减小,这一现象符合介孔形成的基本理论——柯肯达尔效应;PL光谱表明,随着Ag掺杂浓度的增大,ZnO的可见光发光强度呈现出先增强后减弱的趋势,能带的带隙则逐渐变窄。Ag的掺杂浓度和样品生长温度对于ZnO的结构、形貌和光学性能起了关键性作用。

不同类型冲击电流对ZnO压敏电阻老化的影响研究

为了比较不同类型冲击电流对氧化锌(ZnO)压敏电阻直流老化的影响,将相同类型的ZnO压敏电阻样品分别开展2 ms方波(峰值为2 kA)耐受试验和4/10μs冲击电流(峰值为100 kA)试验。实验结果表明,在1~3轮(3~9次)的冲击耐受下,2 ms方波对ZnO压敏电阻的老化特性能起到一定优化作用,而4/10μs大电流冲击则使得ZnO压敏电阻老化特性持续劣化。利用扫描电子显微镜(SEM)、光谱仪、数字源表研究其微观结构以及电气性能参数变化。结合实验结果分析原因,4/10μs冲击电流对ZnO压敏电阻的损伤程度大于2 ms方波冲击电流的损伤程度,更容易引起ZnO压敏电阻的老化,在1~3轮(3~9次)2 ms方波耐受下,可以改善压敏电阻老化特性,其原因在于冲击电流产生热效应使构成晶界势垒亚稳定成分填隙锌离子在晶界发生反应而降低其浓度,得到比冲击前更稳定的晶界结,从而提高了其老化特性。

热处理对Ag-ZnO异质结构光催化性能的影响

用溶胶-凝胶法制备纯ZnO和Ag修饰Zn O复合光催化剂,并分别对其进行了400℃、450℃、500℃保温2 h的热处理。使用XRD、SEM、TEM、XPS、PL、BET等手段对其进行了表征。结果表明,纯ZnO和Ag修饰ZnO均为六方纤锌矿晶型,Ag颗粒沉积在ZnO表面形成了Ag-ZnO异质结构。以罗丹明B为目标污染物研究了样品的光催化活性。结果表明,热处理温度对纯ZnO的光催化性能的影响较大,在450℃热处理后光催化效果最佳;热处理温度对Ag修饰ZnO的光催化性能没有显著的影响;Ag修饰ZnO比纯ZnO的光催化活性均有所提高,因为Ag修饰提高了ZnO表面羟基的含量并抑制了光生电子与空穴的复合。在500℃热处理后Ag修饰ZnO对罗丹明B的60 min降解率达到98%,其反应速率常数为0.063 min-1。

Ag-ZnO/生物质炭纳米复合材料的制备及协同可见光催化性能

以醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)为锌源、硝酸银(AgNO3)为掺杂源、纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal, CNC)为生物模板,通过溶胶-凝胶法结合碳化处理,制备了Ag-ZnO/生物质炭(Biochar)复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis DRS对所制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料进行表征。以亚甲基蓝(MB)为模型污染物,评价Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光源照射下的光催化性能,进一步阐明其光催化机制。结果表明:碳化后纳米ZnO仍保持良好的分散性,球形Ag纳米粒子均匀分散在ZnO表面,形成Ag-ZnO/Biochar三元复合材料。与Ag-ZnO和ZnO/Biochar复合材料相比,Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下的光催化降解率显著提高。这是由于生物质炭赋予复合体系良好的吸附性能,使MB的光催化降解反应持续发生;而Ag纳米粒子的表面等离子体共振(Surface plasmon resonance, SRP)效应则增强了复合体系在可见光区的吸收。其中,当AgNO3、CNC、Zn(CH3COO)2·2H2O的质量比为0.01:0.25:1时,制得的Ag-ZnO/Biochar复合材料在可见光下具有最佳的光吸收性能和MB降解效率:室温条件下,黑暗中吸附30 min,再用可见光照射120 min,即可达到99%的MB降解率,显著高于Ag-ZnO(约23%)和ZnO/Biochar复合材料(约64%)。

采用Ga掺杂的具有低泄漏电流和高稳定性避雷器ZnO压敏电阻

为了获得性能更为稳定的ZnO压敏电阻,研究了含有Ga掺杂的ZnO压敏电阻的稳定特性,对所获得的实验样品的微观结构和电气特性进行了电子显微镜扫描测试、电压-电流非线性特性测试、电容-电压特性测试、X-射线衍射谱测试、能谱扫描测试、介质损耗测试及交流加速老化测试.实验结果表明,随着Ga掺杂量的进一步增加,Ga离子占据了ZnO晶格上的空位,增加了界面态密度,提高了肖特基势垒高度,一方面降低了ZnO压敏电阻的泄漏电流密度,另一方面抑制了耗尽层中自由电子的迁移,提高了ZnO压敏电阻在高荷电率环境下的稳定特性.Al离子固溶到ZnO晶格当中,产生大量的自由电子,降低了ZnO晶粒的电阻率,从而有效降低了ZnO压敏电阻在通过大电流时的残压比.当Ga的掺杂摩尔分数达到0.6%时,泄漏电流密度为0.84μA/cm^(2),残压比为1.97,非线性系数为66,其肖特基势垒高度为1.81 eV.在115℃环境下,对试验样品施加87%E1 mA,89%E1 mA和91%E1 mA的交流加速老化电压,老化时间为1000 h,老化系数分别为0.394,0.437和0.550.此研究将有助于进一步提高ZnO避雷器的保护水平,实现深度限制电网过电压,提高电力系统的安全稳定性.